获自功能型苹果的花青苷调控蛋白MsARF3及其编码基因和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种获自功能型苹果的花青苷调控蛋白MsARF3及其编码基因和应用。本发明专利技术提供的蛋白质，获自苹果，命名为MsARF3蛋白，是如下(a1)或(a2)：(a1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(a2)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物花青苷含量相关的由序列1衍生的蛋白质。编码所述MsARF3蛋白的基因(MsARF3基因)也属于本发明专利技术的保护范围。本发明专利技术还保护所述MsARF3蛋白的应用，为如下(b1)或(b2)：(b1)调控植物的花青苷含量；(b2)降低植物的花青苷含量。本发明专利技术发现了MsARF3蛋白及其功能，可用于培育花青苷含量改变的转基因植物，在植物育种中具有重大应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种获自功能型苹果的花青苷调控蛋白MsARF3及其编码基因和应用。
技术介绍
“医食同源”是发展方向。苹果耐贮性好，供应周期长，是世界性果品，尤其果实含有较高比例的、人体比较容易吸收的游离多酚，具有很好的抗氧化、抗肿瘤、预防心脑血管疾病及保肝等作用，营养保健价值高，有“一天一苹果，医生远离我”(An applea day keeps the doctor away！)的美誉，世界上相当多的国家都将其列为主要消费果品而大力推荐。但近几年的调研结果表明，一方面，在过去几十年国内外育成的1000多个苹果品种，80％是‘金帅’等品种的杂交、实生或芽选后代，这种“近亲繁殖”往往带来品种的遗传基础狭窄及抗逆性减退等问题；另一方面，特色、多抗和多样性果品成为产业发展的重要方向。新疆野苹果及其红肉变型(Malus sieversii f.neidzwetzkyana)是世界栽培苹果的祖先种，不仅遗传多样性极为丰富，而且富含类黄酮等功能、保健成分，是进行抗逆与品质育种的珍贵基因库。但因农田开垦等原因，新疆野苹果的遗传多样性正遭到严重破坏，濒临灭绝；我国是世界上最大的苹果生产和消费国，其中2012年生产苹果3950万吨，主要用于鲜食，且近70％是类黄酮含量较低的富士品种。因此，围绕“新疆野苹果资源的科学保护与持续高效利用、栽培品种遗传基础拓展、苹果产业转型升级与共给侧结构改革和农民持续增收以及人类健康水平提升”，进行联合攻关与集成示范，本专利技术的专利技术人与美国康奈尔大学的教授合作，对新疆野苹果及欧洲森林苹果等世界范围内的97份苹果资源进行了基因组重测序与生物信息学分析，构建了新疆红肉苹果与苹果品种杂种一代及回交一、二代分离群体，研究明确了新疆野苹果群体遗传结构与遗传多样性特征、核心种质构建的技术参数、类黄酮含量等性状的遗传变异特点及发育机理，提出了“功能型苹果”的概念及“宽行高干、行间生草、给草施肥、肥田养根”的现代果园管理理念，创建了常规杂交与生物技术有机结合的苹果高效育种技术体系，创制了一批新品种及优异种质，研发了苹果新品种配套高效栽培技术体系。目前，已授权和申报专利技术专利10余项，定植杂种实生苗4万余株，育成新品种(系)16个；发表相关研究论文120篇，其中SCI论文20余篇，这些研究成果总体处在国际同类研究的领先水平。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种获自功能型苹果的花青苷调控蛋白MsARF3及其编码基因和应用。本专利技术提供的蛋白质，获自苹果，命名为MsARF3蛋白，是如下(a1)或(a2)：(a1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(a2)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物花青苷含量相关的由序列1衍生的蛋白质。为了使(a)中的MsARF3蛋白便于纯化和检测，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。表1标签的序列标签残基序列Poly-Arg5-6(通常为5个)RRRRRPoly-His2-10(通常为6个)HHHHHHFLAG8DYKDDDDKStrep-tag II8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL上述(b)中的MsARF3蛋白可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(b)中的MsARF3蛋白的编码基因可通过将序列表中序列2所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5′端和/或3′端连上表1所示的标签的编码序列得到。编码所述MsARF3蛋白的基因(MsARF3基因)也属于本专利技术的保护范围。所述基因为如下(1)或(2)或(3)：(1)编码区序列表中序列2所示的DNA分子；(2)在严格条件下与(1)限定的DNA序列杂交且编码与植物花青苷含量相关的蛋白质的DNA分子；(3)与(1)限定的DNA序列具有90％以上同源性且编码与植物花青苷含量相关的蛋白质的DNA分子。上述严格条件可为用0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液，在DNA或者RNA杂交实验中65℃下杂交并洗膜。含有所述MsARF3基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系、转基因植物组织或重组菌均属于本专利技术的保护范围。可用现有的植物表达载体构建含有MsARF3基因的重组表达载体。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等。使用MsARF3基因构建重组表达载体时，可在其转录起始核苷酸前加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用MsARF3基因构建重组表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读
框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入在植物中表达可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。从转基因植物的安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以表型筛选转化植株。所述重组表达载体的出发载体可为pRI101载体。所述重组表达载体具体可为在pRI101载体的SalI和XmaI酶切位点之间插入序列表的序列2所示的双链DNA分子得到的重组质粒pRI101-MsARF3。所述植物组织具体可为植物愈伤组织，更具体可为植物幼叶愈伤组织。所述植物可为单子叶植物或双子叶植物。所述双子叶植物具体可为蔷薇科植物。所述蔷薇科植物具体可为苹果属植物。所述苹果属植物具体可为苹果，更具体可为苹果‘紫红1号’。本专利技术还保护所述MsARF3蛋白的应用，为如下(b1)或(b2)：(b1)调控植物的花青苷含量；(b2)降低植物的花青苷含量。所述植物可为单子叶植物或双子叶植物。所述双子叶植物具体可为蔷薇科植物。所述蔷薇科植物具体可为苹果属植物。所述苹果属植物具体可为苹果，更具体可为苹果‘紫红1号’。本专利技术还保护所述MsARF3基因在培育花青苷含量降低的转基因植物中的应用。所述植物可为单子叶植物或双子叶植物。所述双子叶植物具体可为蔷薇科植物。所述蔷薇科植物具体可为苹果属植物。所述苹果属植物具体可为苹果，更具体可为苹果‘紫红1号’。本专利技术还保护一种培育转基因植物的方法，包括如下步骤：将所述MsARF3基因导入出发植物，得到花青苷含量低于所述出发植物的转基因植物。所述出发植物可为单子叶植物或双子叶植物。所述双子叶植物具体可为蔷薇科植物。所述蔷薇科植物具体可为苹果属植物。所述苹果属植物具体可为苹果，更具体可为苹果‘紫红1号’。所述MsARF3基因具体可通过以上任一所述重组表达载体导入所述出发植物。所述方法中，具体可将所述MsARF3基因导入出发植物的愈伤组织，然后将愈伤组织培育为植株。所述愈伤组织具体可为幼叶愈伤组织。携带有所述MsARF3基因的重组表达载体可通过Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蛋白质，是如下(a1)或(a2)：(a1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(a2)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物花青苷含量相关的由序列1衍生的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.一种蛋白质，是如下(a1)或(a2)：(a1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(a2)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物花青苷含量相关的由序列1衍生的蛋白质。2.编码权利要求1所述蛋白质的基因。3.如权利要求2所述的基因，其特征在于：所述基因为如下(1)或(2)或(3)：(1)编码区序列表中序列2所示的DNA分子；(2)在严格条件下与(1)限定的DNA序列杂交且编码与植物花青苷含量相关的蛋白质的DNA分子；(3)与(1)限定的DNA序列具有90％以上同源性且编码与植物花青苷含量相关的蛋白质的DNA分子。4.含有权利要求2或3所述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系、转基因...

【专利技术属性】
技术研发人员：王意程，陈学森，王楠，姜生辉，许海峰，毛志泉，姜远茂，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37